选修光电磁波相对论简介.pptx

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1、3折射率折射率(1)物理意义物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时说明光从真空射入到该介质时_，反之偏折小，反之偏折小(2)定义式定义式：n_，不能说，不能说n与与sin 1成正比，与成正比，与sin 2成反比折射率由介质本身的光学性质和光的成反比折射率由介质本身的光学性质和光的_决定决定(3)计算公式计算公式：n_，因，因v10331011波波长长减减小小频频率率增增大大红外线红外线热效应热效应红外线遥感红外线遥感10310710111015可见光可见光引起视觉引起视觉照明、摄影照明、摄影1071015紫外线紫外线化学效

2、应、化学效应、荧光效应、荧光效应、能杀菌能杀菌医用消毒、医用消毒、防伪防伪10710910151017X射线射线贯穿性强贯穿性强检查、医用检查、医用透视透视108101110161019射线射线贯穿本领最贯穿本领最强强工业探伤、工业探伤、医用治疗医用治疗1019第13页/共45页 狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设 狭义相对论时狭义相对论时空观空观 与经典时空观的区别与经典时空观的区别 同时的相对性、长同时的相对性、长度度 的相对性质能关系的相对性质能关系(考纲要求考纲要求)1狭义相对论的两个基本假设狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物狭义相对性原理

3、：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是理规律都是_的的(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是中都是_的，光速与光源、观测者间的相对运动没的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系有关系相同相同第14页/共45页2(1)同时具有相对性同时具有相对性(2)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小的长度小3相对论质能关系相对论质能关系用用m表示物体的质量，表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：斯坦质能方程为：E_mc2第15页/共45页

4、激光的特性及应用激光的特性及应用(考纲要求考纲要求 )1.激光是自然界没有的光，是人类制造出来的光激光是自然界没有的光，是人类制造出来的光2激光特点：激光特点：(1)相干性好相干性好(2)方向性好方向性好(平行度好平行度好)(3)亮度高亮度高第16页/共45页1下列关于电磁波的说法正确的是下列关于电磁波的说法正确的是 ()A电磁波必须依赖介质传播电磁波必须依赖介质传播B电磁波可以发生衍射现象电磁波可以发生衍射现象C电磁波不会发生偏振现象电磁波不会发生偏振现象D电磁波无法携带信息传播电磁波无法携带信息传播解析解析根据电磁波的产生机理及传播特性可知，电磁根据电磁波的产生机理及传播特性可知，电磁波的

5、传播不需要依赖介质，选项波的传播不需要依赖介质，选项A错误；干涉、衍射错误；干涉、衍射是所有波都具有的共同特性，选项是所有波都具有的共同特性，选项B正确；由于电磁正确；由于电磁波是横波，故能发生偏振现象，选项波是横波，故能发生偏振现象，选项C错误；电磁波错误；电磁波能够携带图象、声音等信息进行传播，选项能够携带图象、声音等信息进行传播，选项D错误错误答案答案B基 础 自 测第17页/共45页2关于狭义相对论的说法，不正确的是关于狭义相对论的说法，不正确的是 ()A狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理理 规律都是相同的规律都是相同的B狭义相对论认

6、为在一切惯性参考系中，光在真空狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的中的速度都等于速度都等于c，与光源的运动无关，与光源的运动无关C狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D狭义相对论任何情况下都适用狭义相对论任何情况下都适用解析解析狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项物理规律都是相同的，选项A正确；狭义相对论认为正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c(光光速不变原理速不变原理)，与光源的运动无关，选项，与光源的运动无关，选

7、项B正确；狭义正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项C正确，正确，D错误错误答案答案D第18页/共45页3如图如图32所示，偏振片所示，偏振片P的透振方的透振方向向(用带有箭头的实线表示用带有箭头的实线表示)为竖直为竖直方向下列四种入射光束中，能在方向下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是的另一侧观察到透射光的是 ()A太阳光太阳光B沿竖直方向振动的光沿竖直方向振动的光C沿水平方向振动的光沿水平方向振动的光D沿与竖直方向成沿与竖直方向成45角振动的光角振动的光图32第19页/共45页解析解析偏振片只让沿某一方向振动的光通过，当偏振片偏

8、振片只让沿某一方向振动的光通过，当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时，透射光的强度不同，的透振方向与光的振动方向不同时，透射光的强度不同，它们平行时最强，而垂直时最弱太阳光是自然光，光它们平行时最强，而垂直时最弱太阳光是自然光，光波可沿任何方向振动，所以在波可沿任何方向振动，所以在P的另一侧能观察到透射光；的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，当然可以看到透射光；沿水平方向振动的光，其振同，当然可以看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直动方向与透振方向垂直，所以

9、看不到透射光；沿与竖直方向成方向成45角振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，角振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光仍可看到透射光答案答案ABD第20页/共45页4(2013江苏考前模拟江苏考前模拟)下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A光的偏振现象说明光是纵波光的偏振现象说明光是纵波B全息照相利用了激光相干性好的特性全息照相利用了激光相干性好的特性C光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理D光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫紫 光，则相邻亮条纹间距一定变大光，则相邻亮条纹间距一定变大

10、答案BC第21页/共45页5很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是 ()第22页/共45页解析解析红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光发生全反所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故射时，红光不一定发生，故C正确正确答案答案C第23页/共45页1

11、光的折射、全反射中的三个光的折射、全反射中的三个“一一”一个规律一个规律：光的折射定律：光的折射定律一个概念一个概念：折射率：折射率一个条件一个条件：全反射的条件：全反射的条件热点一热点一光的折射全反射光的折射全反射对应“高考题组”见PPT课件，供参考第24页/共45页2解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角利用好光路图中的临二是入射角大于或等于临界角利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反

12、射的光路图是解界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析有利于问题的分析第25页/共45页【典例典例1】2013课标课标，34(2)如如图图33所示为一光导纤维所示为一光导纤维(可简可简化为一长玻璃丝化为一长玻璃丝)的示意图，玻的示意图，玻璃丝长为璃丝长为L，折射率为，折射率为n，AB代代表端面已知光在真空中的传播速度为表端面已知光在真空中的传播速度为c.()为使光线能从玻璃丝的为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，端面传播到另一端面，求光线在端面求光线在端面AB上的入射角应满

13、足的条件；上的入射角应满足的条件；()求光线从玻璃丝的求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的端面传播到另一端面所需的最长时间最长时间图33第26页/共45页解析解析()设光线在端面设光线在端面AB上上C点点(见右图见右图)的入射角为的入射角为i，折射角为，折射角为，由折射定律有由折射定律有sin insin 设该光线射向玻璃丝内壁设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为点的入射角为，为了使该光，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有线可在此光导纤维中传播，应有 式中，式中，是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足足nsin 1 由几何关系得由几何

14、关系得90 第27页/共45页第28页/共45页 解答光的折射、全反射问题时抓好两个关解答光的折射、全反射问题时抓好两个关键点键点(1)准确作出光路图准确作出光路图(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，找准入射角利用几何关系确定光路中的边、角关系，找准入射角和折射角和折射角第29页/共45页图34第30页/共45页答案B第31页/共45页图35光路图如图所示，由几何关系可知光线在光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和边和BC边的入射角均为边的入射角均为60，均发生全反射设光线在，均发生全反射设光线在CD边的入射角为边的入射角为，折射角为，折射角为，由几何关系得，由几何关系得第32页/

15、共45页30，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折边，由折射定律得射定律得答案见解析第33页/共45页1单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射与双缝干涉的比较热点二热点二光的干涉、衍射及偏振光的干涉、衍射及偏振两种现象两种现象比较项目比较项目单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉不不同同点点条纹宽度条纹宽度条纹宽度不等，条纹宽度不等，中央最宽中央最宽条纹宽度相等条纹宽度相等条纹间距条纹间距各相邻条纹间各相邻条纹间距不等距不等各相邻条纹等各相邻条纹等间距间距亮度情况亮度情况中央条纹最亮，中央条纹最亮，两边变暗两边变暗条纹清晰，亮条纹清晰，亮度基本相等度基本相等相

16、同点相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹干涉、衍射都有明暗相间的条纹第34页/共45页2.自然光和偏振光的比较自然光和偏振光的比较自然光自然光(非偏振光非偏振光)偏振光偏振光光的来源光的来源直接从光源发出的光直接从光源发出的光自然光通过起偏自然光通过起偏器后的光器后的光光的振光的振动方向动方向在垂直于光的传播方在垂直于光的传播方向的平面内，光振动向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强个方向振动的光的强度相同度相同在垂直于光的传在垂直于光的传播方向的平面内，播方向的平面内，光振动沿特定方光振动沿特定方向向第3

17、5页/共45页【典例典例2】(2013大纲全国大纲全国，14)下列现象中，属于光的下列现象中，属于光的衍射的是衍射的是 ()A雨后天空出现彩虹雨后天空出现彩虹B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C海市蜃楼现象海市蜃楼现象D日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析解析彩虹是光的色散现象，海市蜃楼是光的折射、彩虹是光的色散现象，海市蜃楼是光的折射、全反射现象，肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，全反射现象，肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，A、C、D错误通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是错误通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象，

18、单缝衍射现象，B正确正确答案答案B第36页/共45页【跟踪短训跟踪短训】3(2013上海单科上海单科，3)白光通过双缝后产生的干涉条纹白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的是彩色的，其原因是不同色光的 ()A传播速度不同传播速度不同 B强度不同强度不同C振动方向不同振动方向不同 D频率不同频率不同解析解析白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光，白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光，而光的颜色由频率决定，不同单色光，频率不同，而光的颜色由频率决定，不同单色光，频率不同，D正正确确答案答案D第37页/共45页4如图如图36所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片所示，白炽灯的右

19、侧依次平行放置偏振片P和和Q，A点位于点位于P、Q之间，之间，B点位于点位于Q右侧旋转偏振片右侧旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是两点光的强度变化情况是 ()图36AA、B均不变 BA、B均有变化CA不变，B有变化 DA有变化，B不变第38页/共45页解析解析白炽灯光经过偏振片白炽灯光经过偏振片P后成为完全偏振光，旋转后成为完全偏振光，旋转P时时P、Q间偏振光的振动方向改变，但光的强度不变，间偏振光的振动方向改变，但光的强度不变，B、D错误由于偏振片错误由于偏振片Q的透振方向不变，故旋转的透振方向不变，故旋转P时时Q右右侧的偏振光强度发生周期性变化，故侧的偏振光强度发生周期性变化，故A

20、错误，错误，C正确正确答案答案C第39页/共45页热点三热点三电磁波相对论电磁波相对论第40页/共45页2电磁波与机械波的比较电磁波与机械波的比较名称名称 项目项目电磁波电磁波机械波机械波研究对象研究对象电磁现象电磁现象力学现象力学现象产生产生由周期性变化的电场、由周期性变化的电场、磁场产生磁场产生由质点由质点(波源波源)的振的振动产生动产生波的特点波的特点横波横波纵波或横波纵波或横波波速波速在真空中等于在真空中等于光速光速(很大很大)(c3108 m/s)在空气中不大在空气中不大(如如声波波速一般为声波波速一般为340 m/s)介质需要介质需要不需要介质不需要介质(在真空中在真空中仍可传播仍

21、可传播)必须有介质必须有介质(真空真空中不能传播中不能传播)能量传播能量传播电磁能电磁能机械能机械能第41页/共45页【典例典例3】(2013四川理综四川理综，1)下列关于电磁波的说法，下列关于电磁波的说法，正确的是正确的是 ()A电磁波只能在真空中传播电磁波只能在真空中传播B电场随时间变化时一定产生电磁波电场随时间变化时一定产生电磁波C做变速运动的电荷会在空间产生电磁波做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在第42页/共45页解析解析电磁波是电磁场这种物质在空间的传播，它既可电磁波是电磁场这种物质在空间的传播，它既可在真

22、空中传播，也可在介质中传播，在真空中传播，也可在介质中传播，A错误；当电场随错误；当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场，稳定的磁场不能再产时间均匀变化时产生稳定的磁场，稳定的磁场不能再产生电场，故也就不能形成电磁波，生电场，故也就不能形成电磁波，B错误；做变速运动错误；做变速运动的电荷产生变化的磁场，变化的磁场在其周围空间产生的电荷产生变化的磁场，变化的磁场在其周围空间产生变化的电场变化的电场电场、磁场交替产生，向外传播的过程电场、磁场交替产生，向外传播的过程就形成了电磁波，就形成了电磁波，C正确麦克斯韦从理论上预言了电正确麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，D错错误误答案答案C第43页/共45页【跟踪短训跟踪短训】5对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是()A它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象B它们在本质上是相同的，只是频率不同而已它们在本质上是相同的，只是频率不同而已C它们可能是横波，也可能是纵波它们可能是横波，也可能是纵波D机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；电磁波的传播速度与介质无关，只跟频率有关电磁波的传播速度与介质无关，只跟频率有关第44页/共45页